Như chúng ta đã biết “tín hiệu” là thông số của một
quá trình,sự thay đổi của tín hiệu theo thời gian tạo ra tin
tức hữu ích. Trên quan điểm kĩ thuật người ta phân chia
làm 2 loại tín hiệu:tín hiệu tương tự và tín hiệu số. Tín
hiệu tương tự là tín hiệu thay đổi liên tục theo thời gian
và có thể nhận mọi giá trị trong khoảng biến thiên của
nó. Ngược lại tín hiệu số là tín hiệu đã được rời rạc hóa
về mặt thời gian và lượng tử hóa về mặt biên độ. Tín
hiệu có thể được khuyếch đại,điều...
Nội dung Text: Đề tài "Mạch đèn tín hiệu và mạch đén nháy đa hài dùng Transistor"
Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Khoa Điện Tử Viễn Thông
====o0o====
Báo cáo bài tập lớn
Đề tài: Mạch đèn tín hiệu và mạch đèn nháy đa hài
dùng Transistor
Giảng viên hướng dẫn: Phùng Kiều Hà
Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Giao
Lưu Quang Hưng
Lớp:Điện tử 8 – K51
Hà Nội 6 - 2009
I. Đặt vấn đề.
Như chúng ta đã biết “tín hiệu” là thông số của một
quá trình,sự thay đổi của tín hiệu theo thời gian tạo ra tin
tức hữu ích. Trên quan điểm kĩ thuật người ta phân chia
làm 2 loại tín hiệu:tín hiệu tương tự và tín hiệu số. Tín
hiệu tương tự là tín hiệu thay đổi liên tục theo thời gian
và có thể nhận mọi giá trị trong khoảng biến thiên của
nó. Ngược lại tín hiệu số là tín hiệu đã được rời rạc hóa
về mặt thời gian và lượng tử hóa về mặt biên độ. Tín
hiệu có thể được khuyếch đại,điều chế,truyền đạt.v.v
Để gia công tín hiệu người ta dùng 2 loại mạch cơ bản
là mạch tương tự và mạch số. Trong những năm gần
đây kỹ thuật số phát triển rất mạnh mẽ và đóng vai trò
rất quan trọng trong việc gia công tín hiệu nhưng nó
không thể thay thế hoàn toàn mạch điện tương tự được.
Thực tế có nhiều thuật toán mà chúng ta không thể dùng
mạch số được hoặc dùng mạch số không kinh tế bằng
mạch tương tự hoặc trong mạch số có nhưng thành
phần mạch tương tự. Do đó trong báo cáo này chúng em
xin đề cập đến 2 mạch điện tương tự đơn giản nhưng
có nhiều ứng dụng trong thực tế và hiệu quả hơn khi sử
dụng trong thực tế so với mạch số: mạch đèn tín hiệu và
mạch đèn nháy đa hài dùng Transistor.
II.Phân công nhiệm vụ.
Phạm Ngọc Giao(nhóm trưởng):
+Mô phỏng mạch bằng WorkBench.
+Hàn và lắp giáp mạch,chạy thử mạch.
+Viết và trình bày báo cáo bằng Word.
+Báo cáo trước lớp.
Lưu Quang Hưng:
+Viết báo cáo bằng Slide.
+Mua và kiểm tra thông số linh liện trước khi hàn
mạch.
+In báo cáo.
III.Nội dung báo cáo.
A. Mạch đèn nháy đa hài.
1.Sơ đồ nguyên lý.
2.Nguyên lý hoạt động.
Sơ đồ thời gian của mạch:
Ura1
Ʈ1
ʈ0 ʈ1 ʈ2 ʈ3 ʈ
ura2
Ʈ2 ←
ʈ1 ʈ2 ʈ3 ʈ
Ura1 và Ura2 là điện áp ra ở chân Colecter của 2 Transistor.
Nguyên tắc hoạt động của mạch là dựa vào sự biến đổi trạng
thái liên tục của xung vuông ở đầu ra để tạo sự chớp tắt liên tục
cho 2 Led. Khi mạch hoạt động tồn tại 2 trạng thái cân
bằng,mỗi trạng thái cân bằng chỉ tồn tại trong một thời gian
nhất định rồi tự động lật sang trạng thái kia và ngược lại. Do đó
mạch này còn có tên là mạch đa hài tự dao động.
Đặc điểm của mạch này là chu kỳ xung ra phụ thuộc vào chu
kỳ của điện áp đồng bộ,còn độ rộng xung ra phụ thuộc vào các
thông số R,C của mạch.
Nguyên lý hoạt động: việc hình thành xung vuông ở cửa ra
được thực hiện sau một khoảng thời gian Ʈ1 = ʈ1 - ʈ0 (đối với đầu
ra 1) và Ʈ2 = ʈ2 - ʈ1 (đối với đầu ra 2) nhờ các quá trình đột biến
chuyển trạng thái tại các thời điểm ʈ0, ʈ1, ʈ2…
Trong khoảng thời gian Ʈ1 transistor Q1 khóa, Q2 mở. Tụ C1 đã
được nạp đầy trước thời điểm ʈ0 ,phóng điện qua Q2,qua D2,
qua nguồn Ec, qua R1 theo đường +C1→Q2→D2→R1→ -C1
làm điện thế trên cực bazơ của Q1 thay đổi .Đồng thời trong thời
gian này tụ C2 được nguồn Ec nạp theo đường +E→D1→Q2→ -
E làm điện thế trên cực bazơ của Q2 thay đổi.
Lúc ʈ = ʈ1 UB1≈ 0.6V Q1 mở, xảy ra quá trình chuyển trạng thái
lần thứ 1,do mạch là hồi tiếp dương làm cho mạch lật đến trạng
thái Q1 mở,Q2 khóa.
Trong khoảng thời gian Ʈ2 = ʈ2 - ʈ1 trạng thái trên được giữ
nguyên, tụ C2(đã được nạp từ trước ʈ1) bắt đầu phóng điện theo
đường +C2→Q1→D1→R2→ -C2 và C1 bắt đầu quá trình nạp
tương tự như đã nêu trên cho tới thời điểm ʈ = ʈ2 thì UB2 ≈ 0.6V
làm cho Q2 mở và xảy ra đột biến lần 2 chuyển mạch về trạng
thái ban đầu Q1 khóa, Q2 mở.
Độ rộng xung Ʈ1 và Ʈ2 được tính theo công thức:
Ʈ1= R1C1 ≈ 0.7R1C1
Ʈ2 = R2C2 ≈ 0.7R2C2
Nếu ta cho R1=R2, C1=C2 và Q1 giống với Q2 ta được Ʈ1=Ʈ2
và ta được mạch đa hài đối xứng, ngược lại ta có mạch đa hài
không đối xứng. Chu kì của xung vuông ra xấp xỉ nguồn cung
cấp Ec.
3.Các thông số của mạch điện,giá trị các linh kiện.
Do mạch là mạch đa hài nên hoạt động với các trạng thái
chuẩn và xảy ra quá trình lật trạng thái nên Transistor cần dùng
là loại NPN hoạt động ở chế độ khóa và khuyếch đại do đó
chọn C1815,mạch là mạch đa hài tự dao động đối xứng =>
Q1=Q2=C1815 (có thể dùng C828). Nguồn Ec = 3V, 2led.
Tụ C1, C2 có chức năng phóng nạp để tạo sự thay đổi điện áp
trên cực bazơ của các Transistor nên tụ cần dùng là tụ hóa,mạch
đa hài đối xứng nên C1=C2, giá trị của C1,C2 phụ thuộc vào ta
muốn chọn độ rộng xung là bao nhiêu(tức thời gian đèn sáng là
bao nhiêu). Trong mạch này ta chọn R1=R2=10k ; C1=C2= 47µF
=> Ʈ1=Ʈ2 =0.47s ; Chu kì xung Ʈ = Ʈ1+Ʈ2 = 0.94s
Biên độ xung ra Ura1 = Ura2 = 3V.
4.Ứng dụng của mạch trên :
Mạch trên được ứng dụng trong thiết kế dàn đèn nháy để
trang trí, mạch đèn báo hiệu sự cố hoặc khẩn cấp trong các xe
cứu hỏa, cấp cứu, xe 113 hoặc đèn phát tín hiệu SOS.
Ngoài ra mạch còn được dùng để tạo xung vuông trong các
mạch khác với tần số
Để có thêm sự hiệu biết giữa đa hài đối xứng chúng ta có thể
chọn các điện trở và tụ điện có giá trị khác nhau rồi quan sát sự
sáng tắt thay đổi trên đèn Led.
B.Mạch đèn tín hiệu.
1.Sơ đồ nguyên lý.
Các linh liện sử dụng trong mạch : các transistor C828, H1061,
đèn led, biến trở VR 100K, tụ C1=C2= 100µF, các điện trở RB1=
100k, RC1 = RE2 = R = 1k; RC2 = 680Ω
2.Nguyên lý hoạt động.
Q1 và Q2 được mắc thành mạch đa hài tự dao động tạo xung
vuông như mạch đèn nháy đa hài ở trên. Nhưng do RC1 ≠ Rc2; RB1
≠ RB2 nên mạch trên là mạch đa hài tự dao động không đối xứng,
biến trở VR có tác dụng thay đổi thời gian phóng nạp của tụ C1
từ đó làm thay đổi độ rộng của xung vuông => làm thay đổi chu
kì xung vuông ở đầu ra => thay đổi tần số của xung vuông. Tín
hiệu ở đầu ra của Emiter Q2 được đưa qua Q3 để khuyếch đại
dòng cho đèn led. Để điều chỉnh tần số chớp tắt của đèn led ta
điều chỉnh biến trở VR.
3.Tính toán các thông số của mạch và chọn các linh kiện.
Do Q1 và Q2 được mắc theo mạch đa hài tự dao động nên,các
Transistor làm việc ở chế độ khuyếch đại điện áp nên Q1 = Q2
=C828. Tín hiệu ở đầu ra Emiter của Q2 là tín hiệu dòng điện
dùng để thay đổi độ sáng của Led nên Q3 dùng là H1061 để
khuyếch đại dòng điện.
Điện trở RE2 có chức năng ổn định dòng ra; tụ C1, C2 có chức
năng phóng nạp để thay đổi điện áp trên cực bazơ của Q1 và Q2
từ đó thay đổi chu kì xung vuông; biến trở VR dùng để thay đổi
tần số của xung vuông dẫn đến thay đổi sự chớp tắt của các led
theo công thức sau :
T = Ʈ1 + Ʈ2 = 0,7(C2.RB1 + C1.VR). (1)
f = 1/T
R có tác dụng thay giảm điện thế đặt vào cực B của Q3 tránh Q3
bị hỏng.
4.Ứng dụng của mạch.
Dùng trong thiết kế các biển quảng cáo, thiết kế đèn báo hiệu
những nơi nguy hiểm hay xảy ra tai nạn như nơi giao nhau với
đường sắt,đường quốc lộ hoặc đèn giao thông hoặc đèn báo
hiệu cho hệ thống nào đó.
Để điều chỉnh tần số chớp tắt ta thay đổi biến trở VR,hoặ giá
trị của các tụ điện điện trở. Muôns tần số f lớn ta nên sử dụng
các điện trở,tụ điện có giá trị nhỏ.
5.Nhận xét, kết luận.
Thực tế,mô hình mạch trên chỉ dùng trong mạch báo hiệu
công suất nhỏ, vì BIT làm việc ở chế đọ khuyếch đại tín hiệu
nhỏ.Còn với những mạch công suất lớn người ta sử dụng các IC
tương tự có cấu tạo như mạch trên.
Trong thực tế khi thiết kế người ta thường tính trước tần số
chớp tắt f,vì vậy sẽ dễ dàng chọn các linh kiên,không sử dụng
biến trở VR,mạch trên sử dụng biến trở VR chỉ với mục đích
minh họa cho các kiến thức đã học.
Biến trở VR hay bị nhờn do chúng ta vặn đi vặn lại nhiều lần.
Do mạch sử dụng các giá trị linh kiện khá lớn, nên độ rộng
xung Ʈ tương đối lớn => chu kỳ T cũng lớn => tần số nháy của
mach nhỏ trong khi đó thời gian phóng tụ ngắn nên khi chạy
mạch ta sẽ thấy thời gian sáng của đèn lớn hơn thời gian tắt.Để
thay đổi thời gian sáng tắt ta có thể thay đổi giá trị của các điện
trở và tụ điện.
Trong quá trình làm mạch chúng ta cần chú ý điện áp cấp
nguồn Vcc,nếu điện áp cao quá sẽ làm cháy led và làm hỏng các
Transistor, nhất là H1061 rất dễ bị hỏng vì nhiệt.Vì khi H1061
hoặc VR bị hỏng sẽ ảnh hưởng đến việc điều chỉnh tần số chớp
tắt của đèn.
Cần chú ý tới các hệ số khuyếch đại của BJT,điện áp làm
việc.Mạch cũng làm việc ở chế đọ khuyếch đại tín hiệu
nhỏ(chế độ A).
IV.Tài liệu tham khảo.
• Kĩ thuật điện tử Đỗ Xuân Thụ, NXBGD 2004.
• Nguyên lý căn bản và ứng dụng mạch điện tử Đỗ
Thanh Hải, NXB Thống Kê.
• Điện tử căn bản Nguyễn Đình Bảo, NXB KHKT
2008.
• http://www.discovercircuits.com/list.htm
• http://www.electronics-lab.com/
• http://www.epanorama.net/links/basics.html
• http://www.redcircuits.com/
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
